本發(fā)明涉及真空器件技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種真空器件中非金屬材料與金屬材料之間的釬焊方法。

背景技術(shù)：

硼硅玻璃是一種高透過(guò)率、高機(jī)械強(qiáng)度高的材料，被廣泛運(yùn)用于太陽(yáng)能聚熱行業(yè)。硼硅玻璃由于其熔點(diǎn)高，又與傳統(tǒng)的電真空封接金屬材料的潤(rùn)濕度差而成為運(yùn)用中的一個(gè)難點(diǎn)。高純度、超細(xì)晶粒氧化鋁陶瓷具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、絕緣強(qiáng)度高及電性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，成為電真空行業(yè)運(yùn)用極廣的非金屬材料。無(wú)氧銅材料具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能和良好的機(jī)械加工性能。因此能將兩者不同材質(zhì)連接起來(lái)，可以充分發(fā)揮各自的特點(diǎn)，獲得優(yōu)異性能。但是傳統(tǒng)的玻璃或陶瓷表面金屬化的方法已不能適用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題針對(duì)現(xiàn)有玻璃或陶瓷表面金屬化的方法已不能適用硼硅玻璃或高純度、超細(xì)晶粒氧化鋁陶瓷與無(wú)氧銅材料連接的問(wèn)題而提供一種能適用硼硅玻璃或高純度、超細(xì)晶粒氧化鋁陶瓷與無(wú)氧銅材料連接的真空器件中非金屬材料與金屬材料之間的釬焊方法。通過(guò)該釬焊方法實(shí)現(xiàn)的硼硅玻璃或高純度、超細(xì)晶粒氧化鋁陶瓷與無(wú)氧銅材料連接，具有氣密性好和較好的機(jī)械強(qiáng)度，并且能在較高溫度的環(huán)境中工作，此方法操作簡(jiǎn)單可自動(dòng)化生產(chǎn)，能滿足大批量產(chǎn)品制造的需要。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種真空器件中非金屬材料與金屬材料之間的釬焊方法，包括如下步驟：

(1)采用非金屬材料加工好的第一零件經(jīng)酸洗、水洗、烘干后備用；

(2)采用金屬材料加工好的第二零件經(jīng)真空退火、噴砂打毛、超聲波水清洗、烘干后備用；

(3)制備釬焊漿料，取18％～20％結(jié)晶型低熔點(diǎn)玻璃粉、0.5％～1％納米石墨纖維、8％～10％硝棉膠混合均勻后，加入溶劑進(jìn)行研磨得到粘度為250～300秒的釬焊漿料。

(4)在釬焊模具中將第一零件與第二零件組裝好，然后在兩者連接部位注入步驟(3)制備的釬焊漿料，烘干、檢查無(wú)誤后送入氣氛爐中進(jìn)行釬焊、退火，退火后降至常溫取出。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在所述步驟(1)中，所述非金屬材料為硼硅玻璃，所述酸洗采用濃度為3％的氫氟酸沖洗，靜置30秒用水沖洗，所述水洗分為兩步，第一步采用清水沖洗，第二步采用去離子水清洗。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述硼硅玻璃的工作溫度為200℃～500℃。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在所述步驟(1)中，所述非金屬材料為高純度、超細(xì)晶粒氧化鋁陶瓷，所述酸洗是將高純度、超細(xì)晶粒氧化鋁陶瓷制成的第二零件放入濃度為15％的草酸溶液進(jìn)行浸泡，浸泡時(shí)間為60分鐘；所述水洗是同超聲波清水清洗；所述烘干是采用干燥風(fēng)吹干。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在所述步驟(2)中，所述金屬材料為無(wú)氧銅。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在所述步驟(3)中，所述結(jié)晶型低熔點(diǎn)玻璃粉為北京京東方電子材料有限公司生產(chǎn)的bdh-0118結(jié)晶型低熔點(diǎn)玻璃粉。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在所述步驟(3)中，所述碳纖維為吉林碳素廠生產(chǎn)的tx-3型碳纖維。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在所述步驟(3)中，所述溶劑為分析純無(wú)水乙醇或分析純醋酸丁脂。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在所述步驟(4)中，所述烘干的溫度為150℃。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在所述步驟(4)中，所述釬焊是在氬氣保護(hù)爐中由室溫平穩(wěn)升高至530℃，并在高溫段保溫60分鐘。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在所述步驟(4)中，所述退火是以每分鐘少于10℃的速率由500℃降至常溫。

由于采用了如上的技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了硼硅玻璃或高純度、超細(xì)晶粒氧化鋁陶瓷與無(wú)氧銅材料連接，具有氣密性好和較好的機(jī)械強(qiáng)度，并且能在較高溫度的環(huán)境中工作，此方法操作簡(jiǎn)單可自動(dòng)化生產(chǎn)，能滿足大批量產(chǎn)品制造的需要。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例僅是對(duì)本發(fā)明的說(shuō)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求的限制。

下面實(shí)施例除非有特別說(shuō)明，結(jié)晶型低熔點(diǎn)玻璃粉為北京京東方電子材料生產(chǎn)的bdh-0118型低溫封接玻璃粉。碳纖維為吉林碳素廠生產(chǎn)的tx-3型碳纖維。

實(shí)施例1

該實(shí)施例提供的硼硅玻璃與無(wú)氧銅之間的釬焊方法，具體步驟是：

(1)采用工作溫度為200℃～500℃、硼硅玻璃加工出設(shè)計(jì)需要的零件，然后將零件采用濃度為3％濃度的氫氟酸浸洗，30秒以后取出接著清水沖洗，再采用去離子水清洗。清洗后采用烘烤方式烘干或備用，烘烤火焰溫度為120℃；

(2)采用無(wú)氧銅加工出所需零件，零件經(jīng)真空退火、噴砂打毛、超聲波水清洗、烘干后備用；其中真空退火的工藝為在10-3帕真空環(huán)境內(nèi)800℃以上溫度，60分鐘；噴砂打毛的工藝為用選定砂丸噴射5分鐘，超聲波水清洗的工藝依次為10％濃度鹽酸溶液酸洗；4％濃度氫氧化鈉堿洗；自來(lái)水沖洗；每道工序均在超聲波自動(dòng)清洗機(jī)中進(jìn)行。

(3)制備釬焊漿料，取18％結(jié)晶型低熔點(diǎn)玻璃粉、05％納米石墨纖維、8％硝棉膠混合均勻后，加入物料總質(zhì)量70％溶劑進(jìn)行研磨得到粘度為300秒的釬焊漿料。研磨時(shí)間不少于24小時(shí)。

(4)在釬焊模具中將硼硅玻璃加工出的零件與無(wú)氧銅加工出的零件組裝好，然后在兩者連接部位注入步驟(3)制備的釬焊漿料，在150℃條件下烘干、檢查無(wú)誤后送入氣氛爐中進(jìn)行釬焊、退火，退火后降至常溫取出。其中釬焊是在氬氣保護(hù)下在530％釬焊60分鐘。

釬焊完成后，以每分鐘少于10％的速率由500％降至常溫。

實(shí)施例2

該實(shí)施例提供的高純度、超細(xì)晶粒氧化鋁陶瓷與無(wú)氧銅之間的釬焊方法，具體步驟是：

(1)采用高純度、超細(xì)晶粒氧化鋁陶瓷加工出所需零件，然后將零件放入濃度為15％的草酸溶液浸泡60分鐘；取出后用超聲波清水清洗；清洗后用80℃干燥風(fēng)吹干。

(2)采用無(wú)氧銅加工出所需零件，零件經(jīng)真空退火、噴砂打毛、超聲波水清洗、烘干后備用；其中真空退火的工藝為在10-3帕真空環(huán)境內(nèi)加熱到800℃以上溫度60分鐘。用選定砂丸噴射5分鐘；超聲波水清洗的工藝為依次為10％濃度鹽酸溶液酸洗；4％濃度氫氧化鈉堿洗；自來(lái)水沖洗；無(wú)水乙醇脫水。各工序均在超聲波清洗槽內(nèi)進(jìn)行。

(3)制備釬焊漿料：取20％結(jié)晶型低熔點(diǎn)玻璃粉，1％碳纖維，并將其剪短至1mm以下，10％250秒硝化棉膠，加入約70％的醋酸丁脂溶液進(jìn)行研磨，研磨時(shí)間不少于24小時(shí)。獲得釬焊漿料備用。

(4)依設(shè)計(jì)要求，在釬焊模具中將制作好的硼硅玻璃零件(或陶瓷零件)與無(wú)氧銅零件裝好，在連接部位注入配制好的釬焊漿料。先在150℃溫度下進(jìn)行烘干；初步檢查無(wú)誤后，送入氣氛爐中釬焊。釬焊是在氬氣保護(hù)下進(jìn)行。以不高于每分鐘20℃速率將溫度升至530℃，保溫60分鐘。然后以10℃速率平穩(wěn)地降至室溫。

(5)釬焊完成后的組件，對(duì)照設(shè)計(jì)文件進(jìn)行外觀檢驗(yàn)。對(duì)釬焊部目測(cè)不能有氣孔或微小的裂痕。檢驗(yàn)無(wú)誤后抽取一定量的成品進(jìn)行冷熱沖擊測(cè)驗(yàn)。測(cè)驗(yàn)方法是將樣品在烘箱中加熱至250℃并保持30分鐘，取出后擲入常溫自來(lái)水中，不允許有脫焊種破裂情況。